X射线分析仪的基础知识

什么是X射线分析仪？

X射线分析仪是一种通过荧光X射线光谱分析物体在X射线照射下元素含量的设备。

它不仅可以在粉末样品中测量，也可以在固体和液体中测量，并且可以在短时间内检测而不破坏样品，因此被广泛用作分析物质成分的方法。 X射线分析仪被广泛应用于多个领域，包括粉末样品的成分分析和晶体结构分析。

X射线分析仪用于物质的定性和定量分析（包括哪些元素），是高度可靠的检测设备。

X射线分析仪的应用

X射线分析仪可以对固体和液体样品进行无损定性和定量分析。 它特别用于研究合金材料和土壤中有害金属的存在及其含量。

例如，X射线分析在研究岩石、陨石及其他成分未知物质的成分时非常有效。 近年来，从环境和安全保护的角度来看，推广无卤素印刷接线，并使用X射线分析仪来确保这一点。 它还用于危险化学物质的定性和定量使用，以及对《RoHS指令》规定的物质进行测试。 此外，市场上也出现了便携式设备，其应用范围不断扩大。

X射线分析仪的原理

X射线分析仪测量通过照射物体时发出的X射线荧光的波长（或能量）和强度。

当物质被X射线照射时，其原子吸收能量并激发能量，从而发射X射线荧光。 由于X射线荧光的波长（或能量）是每种元素独d一无二的，因此也可以根据探测到的X射线光谱波长识别物质类型，并根据其强度进行定量。

X射线分析仪由产生X射线的X射线源、存放样品的样品腔以及用于光谱和检测产生的X射线荧光的检测单元组成。

在X射线源中，高压产生的电子束被照射到钨等靶材上以产生X射线。 产生的X射线会被照射到样品的顶部或底部表面。 此时，可以选择样品室中的大气，如大气、氮气和真空。

此外，带有样品观察模式的X射线分析仪可能允许您在观察样品时选择照射位置。 探测器检测样品发出的元素衍生X射线荧光，并进行定性分析。 定量分析时，测量X射线荧光强度，并利用校准曲线和基本参数法（FP方法）确定其含量。

X射线分析仪的光谱和检测方法分为两种类型：波长色散型和能量色散型。

1. 能量色散X射线荧光分析仪

能量色散X射线荧光分析仪（缩写：ED-XRF，或EDX，EDS）是一种测量X射线荧光强度与其能量关系的方法。

具体来说，探测器上入射的X射线荧光被转换为脉冲电流，探测器内有半导体并被放大，然后根据单个脉冲的电流值测量波高。 由于从电流值射入的X射线能量与电流值成正比，因此可以得到其强度相对于X射线荧光能量的图。

2. 波长色散X射线荧光分析仪

波长色散X射线荧光分析仪（WD-XRF，或WDX、WDS）测量X射线荧光相对于其波长的强度。

在波长色散类型中，样品产生的X射线荧光由光谱晶体进行光谱测量，并由探测器测量。 根据布拉格衍射条件，X射线荧光在光谱晶体上会被强散射到特定方向。

布拉格衍射条件是一条定律：当波长为λ的光进入晶格面间隔为d的材料时，光会沿满足2dsinθ=nλ（θ：布拉格角n：整数）的衍射角方向强烈散射。 换句话说，光谱晶体的表面间距d是固定的，因此即使入射不同波长的X射线，当探测器方向为衍射角2θ时，也只能检测到一种波长的X射线。 通过旋转探测段并以广角测量XRF，可以绘制其强度相对于XRF波长的图表。

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